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1、第1章直流电路电路是电工技术的主要研究对象,是电工技术和电子技术的基础。直流电路是交流电路、电子电路的基础。本章主要介绍电路的基本知识、基本定理、基本定律以及应用这些定理定律分析和计算直流电路的方法。这些方法不仅适用于直流电路的分析计算,原则上也适用于其他电路的分析计算。因此,本章是学习电工电子技术非常重要的基础。1.1电路的认识问题的提出若使一个小灯泡点亮,需要用哪些电器元件?如图1-1所示电路,各电器元件的作用是什么?举出生活中常用的电路实例,归纳出电路的组成。如何测量图中小灯泡上的电压和流过的电流?电压和电流有着怎样的关系?任务目标(1)理解电路的组成和
2、各部分的作用,重点是电源的应用;图1-1电路实物连接示意图(2)理解电路分析中的重要物理量(电流、电压、电动势)及参考方向,掌握电功率的计算;(3)会应用欧姆定律分析计算通路、断路、短路三种电路状态;(4)会用万用表测量电路的电压、电流及元件的阻值。1.1.1电路及其组成电路是电流通过的路径,是各种电气设备或元件按一定方式连接起来的统称。如图1-1所示为一个简单的实际电路,由干电池(电源)、小灯泡(负载)、开关及导线组成。在一定条件下,为突出电路的主要电磁性能,忽略次要因素,往往将实际电路元件理想化(模型化)。例如,用电阻R这个理想电路元件代替灯泡、电阻器、电
3、阻炉等消耗电能的实际元件;用内阻Ri和理想电压源US相串联的理想元件组合来代替实际的直流电源2电工电子技术基础(第2版)等。所谓电路图,就是用理想电路元件及其组合来代替实际电路元件而构成的图形,简称电路,是由电源、负载和中间环节三大部分构成。图1-2所示为图1-1实物连接图所对应的电路图。图1-2电路模型示意图(1)电源:提供电能(或信号)的装置,将非电能转换成电能。例如蓄电池、发电机和信号源等。(2)负载:吸收或转换电能的部分,将电能转换成非电能。例如电动机、照明灯和电炉等。(3)中间环节:用来连接电源和负载,起传递和控制作用,包括连接导线和控制开关。最简单
4、的中间环节可以是两根连接导线,而复杂的中间环节可以是一个庞大的控制系统。从电源看,电源本身的电流通路称为内电路,电源以外的电流通路称为外电路。当电路中的电流是不随时间变化的直流电流时,称电路为直流电路;当电路中的电流是随时间变化的交流电流时,称电路为交流电路。直流电路的物理量用大写的字母表示,电压、电流、电动势分别表示为U、I、US(或E)。交流电路的物理量用小写的字母表示,电压、电流、电动势分别表示为u、i、e。电路的结构形式有原理图、接线图、制版图等多种。其功能也各不相同,如电器照明电路、电力电路、通信电路、计算机电路等。想一想:你能说出构成电路的三个部分
5、吗?每个部分的作用是什么?你能画出手电筒的电路图吗?1.1.2电路的基本物理量1.电流及其参考方向电荷的定向运动形成电流。电流的大小用电流强度来描述,即单位时间(t)内通过导体横截面的电荷[量](q),简称为电流。定义式为dqi=(1-1)dt直流电流也称为恒定电流,用I表示。在国际单位制(SI)中,电流的单位为安[培](A),1安=1库/秒(1A=1C/s)。(1)电流的实际方向:正电荷运动的方向。(2)电流的参考方向:电路分析计算时,人为规定的电流方向。可用带箭头的直线表示,如图1-3所示;也可用双下标表示,如iab表示电流的参考方向由a指向b。第1章直流
6、电路3(3)实际方向与参考方向的关系:根据参考方向分析计算电流时,若所得结果为正(I>0),说明电流的实际方向与参考方向相同;若所得结果为负(I<0),说明电流的实际方向与参考方向相反。图1-3电流的参考方向与实际方向的关系注意:在分析电路过程中,一旦选定参考方向,就不能再更改。2.电压电路中,电场使电荷移动产生电流的同时,也将电能转化为其他形式的能量。电场对电荷的做功能力,用电压来衡量。电路中任意两点a、b间的电压,为电场中单位电荷从a点移动到b点电场力所做的功。定义式为dwu=(1-2)dq直流电压用U表示。在国际单位制(SI)中,电压的单位为伏[特](V
7、),1伏=1焦/库(1V=1J/C)。(1)电压的实际方向:正电荷在电场中受电场力作用(电场力做正功时)移动的方向。(2)电压的参考方向:与电流参考方向类似,即人为指定某一段电路或某一元件上电压的参考方向。可用+、-极性(也称参考极性)表示,如图1-4所示;也可用双下标表示,如Uab表示电压的参考方向由a指向b。(3)实际方向与参考方向的关系:与电流的参考方向选择相似,若根据参考方向分析计算电压的结果为正(U>0),说明电压的实际方向与参考方向相同;若所得结果为负(U<0),说明电压的实际方向与参考方向相反。图1-4电压的标记方向关联参考方向:一段电路或一个元
8、件上电压参考方向的选择是任意的,与电流
